基于STM32的停車場車牌識別系統(tǒng)

畢 得，劉志君，楊成龍

(遼寧科技學院 電氣與信息工程學院，遼寧 本溪 117004)

1 系統(tǒng)概述

目前,國內(nèi)公共停車場的進出口普遍選取采用帶有智能卡機和讀卡機的計費管理方式,其繁瑣的計費步驟容易導致入口車輛正常駛出出口速度較慢,出口容易阻塞,甚至可能會直接堵塞周圍的公共交通運輸干線。

文章提出一種基于STM32微處理器為核心,基于大型地面車輛感應軟件檢測模塊和測試實現(xiàn)大型車輛感應檢測的設(shè)計方案。該方案使用OV7670攝像傳感器模塊采集圖像信息，MCU對采集的圖像信息做處理，然后將車牌信息和進入停車場的時間導入數(shù)據(jù)庫。本設(shè)計采用基于芯片卡對車輛進行圖像視頻采集；使用STM32處理器實現(xiàn)停車場開門的控制，并可以實現(xiàn)車輛對門的實時控制以及與車輛上位機以及軟件控制系統(tǒng)的實時通訊(如圖1所示)。

圖1 停車場管理框圖

2 硬件電路設(shè)計

本系統(tǒng)的硬件部分采用STM32F103為主控芯片，將攝像頭模塊和按鍵模塊輸入的數(shù)據(jù)進行處理，再由液晶顯示屏顯示。

2.1 STM32F103模塊

STM32F103單片機是STM32F101的增強型，是32位MCU中性價比最高的一款[1]。它不但具有出眾的控制和通訊功能，而且在低功耗場合的應用十分廣泛。圖2為STM32F103引腳圖，該單片機有四個輸入輸出口，為提高精度，需要外接晶振電路，片上集成32 k至128 k的高速閃存。

圖2 STM32F103引腳圖

2.2 OV7670攝像頭模塊

OV7670是一種典型低功耗的傳感器，因其具有體積小、工作電壓低等特性，被廣泛應用在各種攝像設(shè)備和機器上,其工作溫度范圍為-30 ℃～70 ℃[2],工作電壓大約為3 V，是一種典型低功耗的攝像傳感器模塊，休眠時的功耗一般小于20 μA。圖3是攝像傳感器模塊集成電路的結(jié)構(gòu)圖和通信連接。

圖3 OV7670攝像頭模塊引腳圖

2.3 按鍵模塊

按鍵微動開關(guān)掃描控制電路檢測的最基本原理是對單片機中高低電平的信號進行檢測[3]。由于單片機按鍵按下時受外部條件等因素影響，會使單片機產(chǎn)生較大的誤差，我們需要及時進行單片機軟件“消抖”的處理,這樣可以避免誤觸發(fā)，保證軟件的正常工作。本次設(shè)計的開關(guān)按鍵一端連接地，另一端連接單片機的PA15引腳，如圖4所示。

圖4 按鍵控制電路圖

2.4 TFT(Thin Film Transistor)液晶顯示電路

TFT液晶顯示屏不僅可以直接顯示屏幕上的數(shù)字,甚至可以直接顯示屏幕上的符號,字母和彩色圖像。其引腳連接圖如圖5所示。

圖5 TFT液晶屏引腳圖

3 軟件設(shè)計

本系統(tǒng)檢測原理是通過地感線圈的檢測，觸發(fā)車輛檢測信號，主控模塊向計算機發(fā)出采集圖像的信號[4]。車輛檢測系統(tǒng)采用STM32固件庫編程。系統(tǒng)通過單片機外部中斷來檢測地感信號，當?shù)馗袡z測信號被系統(tǒng)抓取后，通過串口通信，發(fā)送信息給pc端。車輛圖像采集系統(tǒng)中，.NET 4.5提供了對串口通信支持的SerialPort類[5]。而上位機則通過使用SerialPort類中的DataReceived事件接收核心控制器發(fā)送的圖像采集指令。

本設(shè)計在已有的車牌識別技術(shù)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性的把車牌識別類創(chuàng)建其中，并實現(xiàn)了對車牌識別類中直接調(diào)用動態(tài)鏈接庫。

需要在車牌識別類中設(shè)置識別參數(shù)，參數(shù)的設(shè)置是根據(jù)接口特性來調(diào)整的。主要包含三個結(jié)構(gòu)：識別區(qū)域結(jié)構(gòu)，車牌配置結(jié)構(gòu)，識別結(jié)果結(jié)構(gòu)。

(1)識別區(qū)域結(jié)構(gòu)包含四個整型變量：int左側(cè)，int頂部，int右側(cè)和int底部。分別代表識別區(qū)域的左上邊界和右下邊界。

(2)初始化車牌識別配置的結(jié)構(gòu)是一個用于處理器初始化車牌識別的算法模塊，使用時需配置所需變量信息。

(3)通過存儲和再訪問的形式，可以使用戶實現(xiàn)對車牌信息的識別和獲取，如圖6所示。

圖6 車牌識別流程圖

4 結(jié)語

在對系統(tǒng)焊接測試之后，就要對系統(tǒng)功能以及軟件進行調(diào)試。首先接通電源，等待TFT液晶屏初始化，屏幕顯示“SYSTEM INIT”，表明液晶顯示正常，接下來對各個模塊的傳感器進行功能測試。當CH340通信模塊調(diào)試好之后，進入主頁面，液晶屏上實時顯示當前攝像頭檢測到的圖像，切換不同的場景，顯示屏的圖像也隨著變換。在電腦端串口打開之后，通過和單片機進行連接，實現(xiàn)在電腦中實時看到監(jiān)控內(nèi)容，若通過USB接口連接到電腦，還可以通過實時監(jiān)測攝像內(nèi)容(如圖7所示)。該系統(tǒng)具有電路簡單、識別率高、識別速度快等優(yōu)點，可以進一步推廣使用。

圖7 車牌的讀取顯示